茶叶盒运输包装设计.doc
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浙江科技学院课程设计
茶叶盒运输包装设计
12
目录
引言 1
1确定产品的流通环境负荷 2
1.1装卸作业次数 2
1.2堆码高度 2
1.3堆码时间 2
1.4运输方式 2
1.5流通过程中的气象环境条件 2
2确定产品的结构特点和装箱要求 2
2.1件数 2
2.2重量 3
2.3重心 3
2.4结构尺寸 3
2.5附件 3
3确定设计基本参数 3
3.1产品重量、尺寸 3
3.1.1茶叶的重量 3
3.1.2茶叶包装尺寸 3
3.2等效跌落高度 3
3.3脆值 3
3.4选择缓冲材料 3
3.4.1选用材料 3
3.4.2原因 3
4缓冲衬垫尺寸的确定 4
4.1缓冲设计曲线的选择 4
4.2缓冲包装方法的选择 4
4.3缓冲衬垫厚度的确定 4
4.4承压面积的确定 4
4.5每个缓冲衬垫承压面积的确定 4
5缓冲衬垫的较核 4
5.1产品强度较核和跌落姿势较核 4
5.2蠕变量较核 5
5.3温湿度较核 5
6缓冲衬垫的结构设计，尺寸设计 5
6.1衬垫的结构设计 5
6.2衬垫的尺寸设计 5
6.3衬垫的粘合方式 6
7绘图 6
7.1内包装盒的结构及装潢设计 6
7.2外包装盒的结构及装潢设计 6
7.3衬垫设计 6
7.4内包装盒与衬垫 7
7.5外包装盒与衬垫 7
8初定箱型、楞型和承压边长 7
8.1初定箱型 7
8.2初定楞型 7
8.3初定承压边长 7
9确定环境所需的纸箱抗压强度——堆码强度 7
9.1确定堆码层数 8
9.2确定载荷系数K 8
9.3堆码强度条件 8
10纸箱结构固有的抗压强度 8
10.1堆码要求的纸板的环压强度 8
10.2初选箱板纸和瓦楞芯纸 8
10.3计算纸板的环压强度 8
11确定纸板代号、箱型代号 9
11.1纸板代号 9
11.2箱型代号 9
12计算纸箱内尺寸、外尺寸、制造尺寸等 9
12.1内装物外廓尺寸 9
12.2纸箱内尺寸 9
12.3纸箱制造尺寸 9
12.4纸箱外尺寸 9
12.5纸箱的接头方式 10
12.5.1封合方法选择 10
12.5.2工艺 10
12.6纸箱的封合方式 10
12.6.1封合方式 10
12.6.2效果图 11
13绘制纸箱立体图和展开图 12
引言
包装的文化性在包装的造型上充分展示，现代包装的造型是千变万化，茶叶包装设计更应在造型上突出个性，设计师只有将造型转换成恰如其分的视觉元素才能给消费者丰富的视觉感受。
茶叶包装的文化性可从色彩中体现出来，色彩的运用只能从食品的特点出发，设计需要显示出茶叶的特色，同时兼顾消费者的欣赏习惯。
合理而恰当运用色彩，能引起消费者对茶叶的初始购买欲望。
合理的食品包装应做到对茶叶有恰倒好处的保护性，包括物理、化学、生物性能保护和并不浮夸的精美装饰，方便贮存、运输和消费者使用。
由于茶叶需要销售到全国各地，在人为搬运过程中要不可避免地受到装卸作业中，抛掷、堆垛倒塌、起吊脱落、装载机械的突然启动和过急的升降都会对茶叶盒造成跌落冲击损害。
汽车、火车等工具在运输时受到路面状况、路轨接缝、发动机振动、车辆避震性能等因素的影响，产生周期性上下颠簸和左右摇晃以及装卸设备产生的外力。
因此运输流通环境中力学因素方而的危险来源不同且形式多样，但最终导致力学因素方面的危险主要有两种：
振动和冲击任何产品所能承受的外力是有一个允许的限度（即产品的脆值），超过这个限度产品就会破损。
由此可知，流通冲击跌落环境是造成产品破损的外部原因而产品的脆值则反应了产品破损的内部原因为了在流通过程中保护产品，减少破损程度。
所以对于茶叶包装所需要的瓦楞纸包装箱、缓冲包装衬垫等相关包装材料也是有很庞大的需求。
本文中对茶叶盒的缓冲衬垫尺寸和结构进行分析，对纸板纸箱的抗压强度进行分析等。
从而对茶叶盒设计了很好的缓冲运输包装方案。
“茶叶盒”运输包装设计
1确定产品的流通环境负荷
本茶叶由杭州方绿茶业有限公司生产，销往北京，其流通过程如下图所示：
图1运输流程图
1.1装卸作业次数
由茶叶的流通过程可以看出，茶叶将经历铲车、卡车、货车、拖车、轿车等多重运输方式，运输过程比较复杂。
根据流通过程计算装卸次数，同时考虑茶叶在厂内包装过程中的人工搬运等因素，初步估计装卸次数为25次。
1.2堆码高度
根据标准GB/T4857.18-1992规定，选定茶叶包装在运输过程中的堆码高度为3.5m。
1.3堆码时间
茶叶从生产到销售一般要6个月左右，据此茶叶包装的堆码时间定为6个月。
1.4运输方式
由茶叶流通过程图可以看出，茶叶包装将经历铲车、卡车、货车、拖车、轿车等多重运输方式。
1.5流通过程中的气象环境条件
杭州属亚热带海洋性季风气候，受冬夏季风交替影响，全年温暖多雨，平均气温为16度，年降雨量1148.8毫米。
北京属温带季风气候，雨热同期，月最低平均气温高于0度，月最高平均气温25度左右，降水量500mm左右。
春季干旱，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷干燥。
2确定产品的结构特点和装箱要求
2.1件数
瓦楞纸箱内装有24件产品，即为成品茶叶包装。
2.2重量
茶叶净重为0.25kg,茶叶装盒后的毛重为0.4kg。
2.3重心
茶叶为单个质量极小、不均匀的非规则形状物品，其重心应由试验方法确定。
它对茶叶运输包装设计的影响不大，可暂时不考虑。
2.4结构尺寸
每一个单件茶叶包装由内包装盒和外包装盒组成。
内包装盒尺寸：
75mm*75mm*40mm
外包装盒尺寸：
140mm*140mm*50mm
2.5附件
茶文化手册一本，泡茶工序说明书一本。
3确定设计基本参数
3.1产品重量、尺寸
3.1.1茶叶的重量
茶叶净重为0.25kg,茶叶包装后的毛重为0.4kg。
3.1.2茶叶包装尺寸
由于茶叶的特性可知，其设计缓冲衬垫时，应参考外包装盒的尺寸：
140mm*140mm*50mm
3.2等效跌落高度
茶叶包装质量为0.4kg小于10kg,查GB/T4857.18-1992，茶叶等效跌落高度为800mm。
3.3脆值
脆值的估算法：
G=aW-b，
其中：
G－包装件经受到的最大加速度（g）；W－包装件的重量（kg）；a、b－经验参数，有三种数据：
强烈冲击现象a＝801，b＝0.704
中等冲击现象a＝203，b＝0.306
较弱冲击现象a＝53.2，b＝0.100
可得茶叶的脆值G=0.4*203—0.306=80.89。
取G=81
3.4选择缓冲材料
3.4.1选用材料
选用密度为0.037的聚乙烯泡沫塑料，即EPE。
3.4.2原因：
国外基本已限制了EPS的生产，且EPS材料无法自然分解，体积大不易回收，污染环境。
而瓦楞纸板表面很硬，使茶叶外包装表面磨损、压变形的可能性很大，并且茶叶本身受温湿度的影响较大，过载时外包装复原性较差，而且瓦楞纸板缓冲理论尚未建立。
综合考虑上述情况，选用回弹性好、密度低、耐损性好、耐腐蚀、阻水和易回收的EPE材料。
4缓冲衬垫尺寸的确定
4.1缓冲设计曲线的选择
用最小缓冲系数法设计。
4.2缓冲包装方法的选择
茶叶内包装盒采用整体缓冲包装。
4.3缓冲衬垫厚度的确定
查EPE材料的静态缓冲系数曲线（如图），当δm=3.35kg/cm2时，对应有最小的缓冲系数C=3.5
缓冲衬垫厚度：
T=C*H/G=3.5*75/81=3.24cm
4.4承压面积的确定
缓冲衬垫的承压面积：
A=W*G*104/δm=400*81*104/（3.35*105）=967cm2图2静态缓冲系数曲线
4.5每个缓冲衬垫承压面积的确定
每块缓冲衬垫的面积A1=A/2=483.5cm2
5缓冲衬垫的较核
5.1产品强度较核和跌落姿势较核
在衬垫基础设计中是以假定的理想状态为前提的，而实际的流通过程中，包装件跌落姿态千变华万化，其中以角跌落的冲击最严酷，因此只需要对缓冲衬垫进行角冲击校核角冲击时，等效跌落面积：
Ae=KL2（l+b+d）/（l2+b2+d2）1/2
=2*483.5*（15+15+4）/（225+225+16）1/2
=1523cm2
Δs=104*W/Ae=104*400/1523=0.026*105kg/cm2
此时对应的加速度值a=745.2蠕变量较核
缓冲材料在长期的静应力作用下，其塑性变形量会随时间而增大，这种蠕变使得衬垫尺寸变小，在使用一段时间后容器内出现出现空隙，加剧内装产品的振动和摩擦损伤，同时缓冲衬垫的缓冲能力有所下降，因此要进行蠕变量校核。
蠕变系数的确定：
考虑缓冲衬垫的结构以及EPE材料的特点（回弹性和耐损性好），取Cr=5％
Tc=T（1+Cr）=3.5*（1+5％）=3.68cm
5.3温湿度较核
茶叶有吸附水分的特性。
成品茶含水分约为百分之5--7。
因其有很强的吸湿性，故随空气中湿度的增高而增加茶叶的含水量。
如吸收的水分超过百分之12就易引起霉变。
茶叶有陈化性。
茶叶内含有各种化学成分，随着茶叶的贮藏时间的延续，会渐渐消失，这种现象，即茶叶的自然陈化性。
茶叶的陈化，实际上时常叶的慢性氧化。
陈化后的茶叶香气消失，茶汤浑浊发暗，滋味变劣。
茶叶从杭州运往北京时，途中环境温度和湿度变化较大，对缓冲衬垫的缓冲能力影响较大，因此要适当调整缓冲衬垫尺寸。
增大缓冲衬垫的厚度到3.8cm。
6缓冲衬垫的结构设计，尺寸设计
6.1衬垫的结构设计
成品茶叶属于易碎物，对外形的完整性要求极高，缓冲衬垫中有凹槽，可以放入茶叶的外包装，这样稳定性比较好，茶叶不会因运输中震荡而碎掉，茶叶包装盒在凹槽的保护下亦可保持形状完整，衬垫的材料为EPE。
6.2衬垫的尺寸设计
由于EPE无法进行模塑，是由固定厚度的片材粘贴而而成的，因此在尺寸设计时采用整数尺寸。
为使商品经受住长途运输、长期保管、频繁的装卸、严酷的气候变化、偷盗、报关检查等设计时对尺寸适当增大。
形状如图：
图3衬垫
6.3衬垫的粘合方式
选用热熔胶粘合。
原因是粘合方式有三种：
嵌合、电烫板粘合、热熔胶粘合。
热熔胶粘合成本高，精度控制好；电烫板粘合成本低，精度控制差；嵌合设计较难，不是任何缓冲结构都能实现。
综合考虑显示器的流通范围以及缓冲衬垫的复杂程度，选择热熔胶粘合。
7绘图
7.1内包装盒的结构及装潢设计
图4内包装盒展开图图5内包装盒立体图
7.2外包装盒的结构及装潢设计
图6外包装盒展开图图7外包装盒立体图
7.3衬垫设计
图8衬垫
7.4内包装盒与衬垫
图9内包装盒放入衬垫效果图
7.5外包装盒与衬垫
图10衬垫装入外包装盒效果图
8初定箱型、楞型和承压边长
8.1初定箱型
选用0201型纸箱,根据内装物的排列方法及数目确定瓦楞纸箱的内尺寸。
8.2初定楞型
因为内装物茶叶质量较小，成品茶叶受震动容易破碎，茶叶包装盒为纸质材料，极易受压变形、磨损和出现皱褶，故选用三层瓦楞纸板以及抗振动、耐破能力强的C型瓦楞。
8.3初定承压边长
初步以内装物的外轮廓尺寸计算承压边长，待确定纸箱制造尺寸后较核。
承压边长Z=2*（429+321）=1500mm
9确定环境所需的纸箱抗压强度——堆码强度
9.1确定堆码层数
堆码高度最高时为4米，此时的堆码层数N=h/H=4000/327=12
堆码载荷P=W*（N-1）=0.4*24*9.8*（12-1）=1034.9N
9.2确定载荷系数K
茶叶的存储期为1年，查表得载荷系数K=2
9.3堆码强度条件
PC≧KP=2*1034.9N=2069.8N
10纸箱结构固有的抗压强度
10.1堆码要求的纸板的环压强度
PC＝1.86PX（aXZ/（Z/4））2/3ZJ
式中：
PC为纸箱的抗压强度；PX为瓦楞纸板的综合环压强度；
Z为纸箱周长；AXZ为楞常数；J为箱常数。
PC＝1.86PX（aXZ/（Z/4））2/3ZJ＝1.86PX（6.10/（140/4））2/3*140*0.68
根据PC≧P有1.86PX（6.10/（140/4））2/3*140*0.68≧1034.9N
得PX≧17.6N
10.2初选箱板纸和瓦楞芯纸
面纸和芯纸的选配：
茶叶为出口产品，选用A等和B等的箱板纸，其中A等作外面纸，B等作内面纸；芯纸选用B等。
同时为了降低成本，选用低克重高强度的面纸和高克重高强度的芯纸。
表1面、芯纸选配表
等级
定量g/m2
环压指数N*m/g
外面纸
A
200
8.4
内面纸
B
200
8.4
芯纸
B
200
7.1
10.3计算纸板的环压强度
瓦楞纸板的综合环压强度PX＝∑rQ+∑crMQM
式中r是瓦楞纸箱的环压指数，Q是箱纸板的定量，rm是瓦楞原纸的环压指数，Qm是瓦楞原纸的定量。
在选材时已经把纸板定位B型楞、U形的双面瓦楞纸板，内外面纸为300g/m2的B等箱纸板，芯纸为180g/m2的B等瓦楞原纸，所以箱板纸的环压指数r=8.4，瓦楞原纸的环压指数rm=7.1，运输包装用的双面瓦楞纸板是B型瓦楞，其展开系数C=1.45。
PX＝∑rQ+∑crMQM=200*8.4+200*8.4+200*7.1=47.8N》18.3N
满足条件
11确定纸板代号、箱型代号
11.1纸板代号
茶叶包装质量为0.4kg,最大综合尺寸为330mm，查GB6543.86-2008，纸板代号为S-1.1。
11.2箱型代号
根据纸板代号查GB6543.86-2008，纸箱代号为S-1.1
12计算纸箱内尺寸、外尺寸、制造尺寸等
12.1内装物外廓尺寸
L0＝429+34+41=504mm
B0＝321mm（加上缓冲衬垫的宽度）
H0=327+30+70+2*1=429mm
12.2纸箱内尺寸
长度和宽度方向公差取5mm，高度方向取2mm
纸箱内尺寸：
L’＝L0+△X0＝504+5＝509mm
B’＝B0+△X0＝321+5＝326mm
H’＝H0+△X0＝429+2＝431mm
12.3纸箱制造尺寸
查表选取B型瓦楞在长宽高方向尺寸的伸放量，则纸箱的外尺寸为
L1＝L’+△X’＝509+5＝514mm
L2＝L’+△X’＝509+3=512mm
B1＝B’+△X’＝326+5=331mm
B2＝B’+△X’＝326+3=329mm
H＝H’+△X’＝431+2=433mm
F＝（B1/2）+△X’＝331/2+3＝168.5mm
12.4纸箱外尺寸
L’’＝L1+△X＝514+5=519mm
B’’＝B1+△X＝331+5=336mm
H’’＝H+△X＝433+5=438mm
12.5纸箱的接头方式
12.5.1封合方法选择
选用封合方式中的热熔胶粘合，粘合剂选用乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）。
原因如下：
纸箱结合方式有三种：
扁丝结合，胶带粘合和粘合剂粘合。
扁丝结合和胶带粘合不利于自动化生产，并且三种方式中粘合剂的粘合强度最高，因此选用粘合剂粘合。
热熔胶粘剂是一种在热熔状态下进行涂布，借冷却固化实现粘接的粘接剂，粘接迅速，无污染，冷却快，能耗低，适于连续及自动化操作。
12.5.2工艺
用喷嘴涂胶法进行封合。
12.6纸箱的封合方式
12.6.1封合方式
纸箱宽度方向较小，选用宽度50mm的压敏胶带，查下表，并考虑产品的流通范围，选取纸基压敏胶带，采用H型粘贴（H型可以完全密封且强度高，能较好的保持茶叶质量）
压敏胶带（宽度为50mm）与包装件质量的匹配。
表2粘贴胶带选配表
粘贴方式
纸基压敏胶带
布基压敏胶带
聚丙烯压敏胶带
I型
5
20
40
H型
15
80
80
12.6.2效果图
图11瓦楞纸箱
图12茶叶包装盒装箱效果图
13绘制纸箱立体图和展开图
查GB12986-1997纸箱制图标准，按1：
5的比例在4#图纸上分别绘制纸箱的立体图和展开图.
图13瓦楞纸箱的立体图
图14瓦楞纸箱的展开图
参考文献
书名
作者
出版社
出版年份
《运输包装设计手册》
范文高、蔡少龄
机械工业出版社
1987
《运输包装》
彭国勋
印刷工业出版社
1996
《包装工程》—《EPE缓冲包装优化设计》
张波等
中国兵器工业第五九研究所期刊社
2006.12
《新型绿色包装材料》
戴宏民
化学工业出版社
2005
《中国包装标准目录》
中国包装协会信息中心
中国标准出版社
2004
《包装工艺学》
潘松年
印刷工业出版社
1996
《包装结构设计》
宋宝峰
印刷工业出版社
1986
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